鋼管桿以其占地小、基礎(chǔ)不影響其他管線的敷設(shè)、附件規(guī)劃靈活多樣、塔材不易被盜等優(yōu)點，廣泛運用于城區(qū)、市郊、開發(fā)區(qū)輸電線路工程中。近年來，農(nóng)網(wǎng)改造工程持續(xù)穩(wěn)步推動，電力線路新建改造工程日益增多;一起，城市建設(shè)步伐加快、城市用電量迅速增長、市政建設(shè)道路修擴以及地塊開發(fā)等諸多要素，架空電力線路增設(shè)、改建、搬遷要求也越來越多。因城市線路通道有限，多回路架起運用越來越多，在這種條件下，城市鋼管桿在城市電力線路中優(yōu)勢越發(fā)明顯，別的，隨著Q390、Q420甚至更高強度的鋼材運用，鋼管桿能夠規(guī)劃得愈加緊湊、美觀。但正是因為鋼管桿這些特色，鋼管桿的鋼材用量比較大，其資料費用在整個線路工程中所占的份額也遠比自立式鐵塔高。歸納考慮制造工藝、施工方法(包括運送安裝)以及運轉(zhuǎn)維護和環(huán)境要素，本文結(jié)合以往工程規(guī)劃經(jīng)驗，提出鋼管桿規(guī)劃優(yōu)化經(jīng)驗和方法，以到達減輕重量、節(jié)約鋼材并降低工程造價的目的。
一、鋼管桿的截面及分段
經(jīng)過分析比較鋼管桿截面特性，環(huán)形截面具有較好的受力特性，其次是十六邊形，再次是十二邊形……邊數(shù)越多受力越優(yōu)、資料相對耗用小，但加工難度增大。
因為鋼管桿壁厚逐步改變，需要分若干段，一基桿塔中心法蘭不宜超越4個。但又遭到運送和模壓、熱鍍鋅的工藝約束，每段桿段長度宜確定在10m左右，當壁厚較大時(>22mm)，還應(yīng)依據(jù)加工廠的設(shè)備才能恰當減少段長，否則將無法壓制。
二、鋼管桿力學性能相關(guān)核算
由《架空送電線路鋼管桿規(guī)劃技能規(guī)定》相關(guān)條文知道，鋼管桿力學模型為一個懸臂梁，由水平力FH引起的擾度;由彎矩M引起的擾度;式中;L1為力或彎矩作用點高度;c和φ分別為與截面形狀有關(guān)的常數(shù);E為鋼材彈性模量，近似為常數(shù)。
法蘭螺栓的最大拉力可按公式核算，其中M為法蘭所受彎矩;N為法蘭所受的軸向作用力，壓力時取用負值;Yi―螺栓中心到旋轉(zhuǎn)軸的間隔;Y1―受力最大螺栓中心到旋轉(zhuǎn)軸的間隔。
地腳螺栓散布圓直徑應(yīng)滿足公式，其中：DG為鋼管桿根徑，mm;d為螺栓直徑，mm。
三、鋼管桿的根徑、梢徑及錐度
從鋼管桿相關(guān)特性核算公式上能夠知道，鋼管桿的撓度與截面慣性矩IB成反比，對其擾度操控起決議性作用的是根徑的數(shù)值，鋼管桿根徑DG對撓度的貢獻遠遠大于壁厚t。在其他外形參數(shù)不變的狀況下，擴展梢徑或根徑尺度，均可使鋼管桿的整體剛度明顯提高。鋼管桿的錐度巨細由桿的荷載巨細決議荷載越大，彎矩包絡(luò)圖斜率就越大，然后需要越大的錐度以確保受力合理。但因為撓度操控的要求，梢徑不能過小，故錐度過大又必然導(dǎo)致根徑過大，一方面糟蹋資料，一起嚴重影響美觀。
一般，直線桿的梢徑取250～400mm，錐度取1/75左右;0～20°轉(zhuǎn)角桿取300～500mm，錐度取1/65左右;20～40°轉(zhuǎn)角桿取400～600mm，錐度取1/55左右;40～60°轉(zhuǎn)角桿取500～700mm，錐度取45左右;60～90°轉(zhuǎn)角桿取600～800mm，錐度取1/35左右。
當桿塔荷載不一起，歸納占地、美觀、資料量、撓度等要素，桿塔的梢徑和錐度應(yīng)該依據(jù)荷載巨細進行優(yōu)化。
四、優(yōu)化核算方法
分析鋼管桿荷載狀況能夠知道，鋼管桿承受的彎矩主要來自三方面：導(dǎo)地線風荷載、導(dǎo)地線張力和桿身風荷載;其中由導(dǎo)地線引起的彎矩為占較大份額。
在鋼管桿規(guī)劃時，先利用常用的梢徑、錐度值，核算出桿塔的根徑。依據(jù)桿塔運用條件，規(guī)劃出鋼管桿的單線圖，核算出鋼管桿根部彎矩及軸向作用力以及力的作用高度。依據(jù)鋼管桿的荷載狀況，能夠核算出鋼管桿根部螺栓標準及散布圓。因為地腳螺栓標準一般是M24、M30、M36等，核算時能夠經(jīng)過調(diào)整地腳螺栓數(shù)量及散布圓狀況，使地腳螺栓為使地腳螺栓充分利用。依據(jù)核算得到的地腳螺栓散布圓能夠反推得到鋼管桿根部直徑，然后依據(jù)鋼管桿部分安穩(wěn)核算及桿塔擾度限值，調(diào)整鋼管桿的梢徑、錐度、壁厚、分段長度等參數(shù)，使鋼管桿的板材得到充分利用。
鋼管桿依據(jù)根徑調(diào)整相關(guān)外形參數(shù)后，會導(dǎo)致桿塔的荷載狀況有所改變，這個改變主要為桿塔風荷載和重力荷載的改變，相對較小，因此核算地腳螺栓時留2%～3%的余量即可。
五、核算舉例
以國網(wǎng)公司典型規(guī)劃(2011版)1GGE4-SJ4型鋼管桿為例，核算導(dǎo)地線在鋼管桿根部引起的彎矩值為9645kN?m，水平力為328kN，合力作用點高度為29.4m，按擾度操控在10‰左右，能夠初步預(yù)算出根部直徑為1700mm，壁厚為14mm，地腳螺栓標準為36M64(歸納應(yīng)力比80%)，依據(jù)預(yù)算直徑，優(yōu)化核算鋼管桿比照成果。
經(jīng)過優(yōu)化核算能夠知道，初步預(yù)算出鋼管桿根徑和壁厚后，經(jīng)過調(diào)整梢徑、分段長度，能夠使鋼管桿原料的歸納應(yīng)力比愈加合理、均衡，然后到達降低重量的目的。
六、結(jié)束語
依據(jù)鋼管桿上導(dǎo)地線的荷載狀況，優(yōu)先確定鋼管桿的根部尺度及地腳螺栓標準，進一步優(yōu)化鋼管桿根部桿段，自下而上的核算鋼管桿桿身，然后能夠使鋼管桿優(yōu)化核算工作量大大減少，也能夠使鋼管桿的錐度、壁厚和分段長度設(shè)置愈加合理，使每一段鋼管桿的板材能夠更有效地運用。
對于輸電線路的鋼管桿，特別是轉(zhuǎn)角鋼管桿，其規(guī)劃選材成果往往是撓度操控而非強度操控。現(xiàn)在已經(jīng)有多種鋼管桿核算軟件，能夠經(jīng)過核算確定一個較合理的鋼管桿根部尺度，然后在軟件樹立相關(guān)模型，利用軟件核算功用調(diào)整桿身截面尺度、直徑、壁厚和錐度等，直到滿足規(guī)程相關(guān)規(guī)定為止。然后減少手工核算的工作量，一起也利于鋼管桿核算優(yōu)化，提高資料的利用率，規(guī)劃出更輕的鋼管桿。
